Sistem Electronic Fuel Injection ( EFI) merupakan perkembangan dari sistem sebelumnya yaitu karburator. Dalam dunia otomotif, sistem EFI merupakan suatu sistem terbaru dalam pengaturan perbandingan bahan bakar dan udara secara optimal. Komponen-komponen yang terdapat pada sistem EFI umumnya merupakan komponen elektronik. Komponen EFI terdiri dari beberapa macam sensor yang melakukan pengukuran dalam hal antara lain : jumlah udara yang dihisap, beban mesin, temperatur air pendingin, temperatur udara masuk, saat akselerasi maupun deselerasi, dan lain-lain, kamudian mengirim sinyal tersebut ke Electronic Computer Unit (ECU) dan ECU menjamin perbandingan bahan bakar dan udara (air-fuel ratio) ke silinder-silinder dengan menentukan volume penginjeksian bahan bakar yang bekerja secara kelistrikan sesuai dengan kondisi dan beban dari mesin. Tujuan EFI (Electronic Fuel Injection) dibuat adalah untuk menutupi kelemahan system bahan bakar konvensional dengan menggunakan karburator. Dimana pada karbuarator terjadi ketidak konsistenan AFR (Air Fuel Ratio/Perbandingan Bahan bakar dengan Udara) yg dihasilkan. Angka AFR yg ideal adalah 14,7 (stoichiometri) pada setiap tingkatan putaran mesin (RPM). Pada karburator biasanya terjadi saat rpm rendah AFR cenderung kaya (rich) sedangkan pada rpm tinggi malah terjadi campuran miskin (lean) atau bisa juga terjadi hal hal sebaliknya.
Kelemahan lain pada karburator adalah proses jalannya hasil pengkabutan bahan bakar + udara dari karburator menuju ruang bakar mengalami kesulitan, krn harus melalui lekukan dan sudut sudut yg tajam pada saluran masuk(intake manifold), dan hasil pengkabutan bahan bakar tsb adalah tidak merata pada setiap silindernya bagi mesin yg menganut multi silinder, tetapi bagi yg menganut single silinder tentu hal tsb tidak menjadi masalah.
Pada umumnya sistem injeksi bahan bakar dikontrol secara elektronik atau yang kita kenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI). Sistem ini dikontrol oleh Electronic Control Module (ECM) atau disebut juga Electronic Control Unit (ECU), yaitu berupa chips yang terdiri dari microprosessor dan memory yang dipasang dashboard pada mobil. ECU ini menerima input berupa sinyal-sinyal elektronik dari semua sensor dan memprosesnya untuk menentukan jumlah bahan bakar yang diperlukan dengan mengatur bukaan katup pada injektor. Mesin EFI adalah mesin yang dilengkapi piranti EFI atau Elecronic Fuel Injection, menggantikan sistem karburator.
Pada karburator, bensin dari tangki disalurkan ke ruang pelampung dalam karburator melalui pompa bensin (mekanis/elektrik) dan saringan bensin. Selanjutnya bensin masuk ke mesin melalui lubang jet dalam ruang venturi (ruang untuk menambah kecepatan aliran udara masuk ke mesin). Sehingga jumlah bensin yang masuk tergantung pada kecepatan aliran udara yang masuk dan besar lubang jet.
Pada EFI, bensin diinjeksikan ke dalam mesin menggunakan injektor dengan waktu penginjeksian (injection duration and frequency) yang dikontrol secara elektronik. Injeksi bensin disesuaikan dengan jumlah udara yang masuk, sehingga campuran ideal antara bensin dan udara akan terpenuhi sesuai dengan kondisi beban dan putaran mesin. Generasi terbaru EFI dikenal dangan sebutan Engine Management System (EMS), yang mengontrol sistem bahan bakar sekaligus juga mengatur sistem pengapian (duration, timing, and frequency of ignition).
Tujuan pengaplikasian sistem EFI adalah meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar (fuel efficiency), kinerja mesin lebih maksimal (optimal engine performance), pengendalian/pengoperasian mesin lebih mudah (easy handling), memperpanjang umur/lifetime dan daya tahan mesin (durability), serta emisi gas buang lebih rendah (low emissions). Lantas bagaimana prinsip kerja sistem EFI? Jumlah aliran/massa udara yang masuk ke dalam silinder melalui intake manifold diukur oleh sensor aliran udara (air flow sensor), kemudian informasikan ke ECU (Electronic Control Unit). Selanjutnya ECU menentukan jumlah bahan bakar yang harus masuk ke dalam silinder mesin. Idealnya untuk setiap 14,7 gram udara masuk diinjeksikan 1 gram bensin dan disesuaikan dengan kondisi panas mesin dan udara sekitar serta beban kendaraan. Bensin dengan tekanan tertentu (2-4 kali tekanan dalam sistem karburator) telah dibangun oleh pompa bensin elektrik dalam sistem dan siap diinjeksikan melalui injektor elektronik. ECU akan mengatur lama pembukaan injektor, sehingga bensin yang masuk ke dalam pipa saluran masuk (intake manifold) melalui injektor telah terukur jumlahnya. Bensin dan udara akan bercampur di dalam intake manifold dan masuk ke dalam silinder pada saat langkah pemasukan. Campuran ideal siap dibakar.
Engine yang ideal membakar jumlah bahan bakar sesuai dengan kebutuhan serta menyalakan busi pada saat yang tepat sesuai dengan kondisi operasi. Dari sini didapatkan efisiensi pemakaian bahan bakar yang optimal pada setiap kondisi operasi dari engine. Kondisi ini akan menghasilkan emisi gas buang lebih baik.
Sebelum muncul sistem EFI, untuk mencampur bahan bakar dengan udara digunakan karburator. Dalam karburator ini bahan bakar dikabutkan sebagai akibat dari isapan vakum dari venturi. Proses ini mirip semprotan obat nyamuk bertipe pompa. Namun, sebagai alat yang murni mekanikal, karburator punya keterbatasan sehingga hanya efektif pada daerah operasi tertentu. Sehingga karburator dirancang efektif untuk engine putaran tinggi alias mobil sport. Jadi, tidak cocok untuk dipasang pada mobil minivan yang lebih mementingkan torsi dan tenaga di putaran bawah dan menengah.
Begitupun dengan sistem pengapian, arus listrik dari ignition coil disalurkan ke masing-masing busi melalui distributor. Di sini terdapat mekanisme untuk memajukan atau memundurkan waktu pengapian agar sesuai dengan kondisi engine, yang merupakan gabungan dari vacuum advancer dan centrifugal advancer. Namun, sebagaimana karburator, sistem distributor konvensional ini juga punya keterbatasan, karena hanya optimum pada daerah operasi yang terbatas sesuai dengan karakteristik engine.
Mengingat keterbatasan sistem mekanis itu, para perekayasa berusaha menggabungkan sistem mekanis dengan kontrol elektronik. Gunanya agar diperoleh fleksibilitas yang lebih dalam daerah operasinya sehingga menghasilkan engine dengan kinerja optimum dalam daerah operasi yang lebih luas. Lahirlah apa yang disebut SME tadi.
SME kemudian menjadi perlengkapan wajib bagi mobil-mobil modern. Karena merupakan komponen penting, para pabrikan membungkusnya dalam nama yang berbeda dari pabrikan lain. Toyota dan Daihatsu memberi nama Electronic Fuel Injection alias EFI, sedangkan nama Bosch Motro-nic dipakai oleh BMW dan Peugeot.
Berbagai macam cara dan usaha yang dilakukan untuk mengurangi kadar gas buang beracun yang dihasilkan oleh mesin-mesin kendaraan bermotor seperti penggunaan BBM bebas timbal, penggunaan katalis pada saluran gas buang, dll. Sebagaimana mesin 2 langkah yang harus digantikan oleh mesin 4 langkah, sistem karburasi manual akhirnya juga akan digantikan oleh sistem karburasi digital. Sistem injeksi bahan bakar elektronik (karburasi digital) sudah mulai diterapkan pada mesin sepedamotor, perlahan tapi pasti akan menggantikan sistem yang sudah lama bertahan yaitu karburator (karburasi manual).
Karena mesin sepedamotor merupakan kombinasi reaksi kimia dan fisika untuk menghasilkan tenaga, maka kita kembali ke teori dasar kimia bahwa reaksi pembakaran BBM dengan O2 yang sempurna adalah: 14,7:1 = 14,7 bagian O2 (oksigen) berbanding 1 bagian BBM. Teori perbandingan berdasarkan berat jenis unsur, pada prakteknya perbandingan diatas (AFR – Air Fuel Ratio) diubah untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar atau konsumsi BBM yang ekonomis.
Karburator juga mempunyai tujuan yang sama yaitu mencapai kondisi perbandingan sesuai teori kimia diatas namun dilakukan secara manual. Karburator cenderung diatur untuk kondisi rata-rata dimana sepedamotor digunakan sehingga hasilnya cenderung kearah campuran BBM yang lebih banyak dari kebutuhan mesin sesungguhnya. Untuk EFI karena diatur secara digital maka setiap ada perubahan kondisi penggunaan sepedamotor ECU akan mengatur supaya kondisi AFR ideal tetap dapat dicapai. Contohnya: pada sistem Karburator ada perbedaan tenaga jika sepedamotor digunakan siang hari dibandingkan malam hari, hal ini karena kepadatan oksigen pada volume yang sama berbeda, singkatnya jumlah O2 berubah pasokkan BBM tetap (ukuran jet tidak berubah).
Hal ini tidak terjadi pada sistem EFI karena adanya sensor suhu udara (Inlet Air Temperature) maka saat kondisi kepadatan O2 berubah, pasokkan BBM pun disesuaikan (waktu buka injector ditambah atau dikurangi). Jadi sepedamotor yang menggunakan EFI digunakan siang atau malam tetap optimum alias tenaga tetap sama.
Perbedaan utama Karburator dibandingkan EFI adalah:
o Karburator EFI BBM dihisap oleh mesin BBM diinjeksikan/disemprotkan ke dalam mesin
o Pengapian Terpisah Sistem Pengapian menyatu
Komponen-komponen dasar EFI
Setiap jenis atau model sepedamotor mempunyai desain masing-masing namun secara garis besar terdapat komponen-komponen berikut ;
Fuel Injector / Injector
Gerbang akhir dari BBM yang bertekanan, fungsi utama menyemprotkan BBM ke dalam mesin, membuka dan menutup berdasarkan perintah dari ECU.
Fuel Pressure Regulator (Pengatur Tekanan Bahan Bakar)
Fuel Pump
Menghasilkan tekanan BBM yang siap diinjeksikan. Pressure Regulator, Mengatur kondisi tekanan BBM selalu tetap (55~60psi).
ECU – Electrical Control Unit
Pusat pengolah data kondisi penggunaan mesin, mendapat masukkan/input dari sensor-sensor mengolahnya kemudian memberi keluaran/output untuk saat dan jumlah injeksi, saat pengapian.
Sensor-sensor
• Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu mesin, kondisi mesin dingin membutuhkan BBM lebih banyak.
• Inlet Air Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu udara yang akan masuk ke mesin, udara dingin O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.
• Inlet Air Pressure Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara yang akan masuk ke mesin, udara bertekanan (pada tipe sepedamotor ini hulu saluran masuk ada diantara dua lampu depan) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.
• Atmospheric Pressure Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara lingkungan sekitar, pada dataran rendah (pantai) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.
• Crankshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan kecepatan putaran mesin, putaran tinggi membutuhkan buka injector yang lebih cepat.
• Camshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi langkah mesin, hanya langkah hisap yang membutuhkan buka injector.
• Throttle Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan besarnya bukaan aliran udara, bukaan besar membutuhkan buka injector yang lebih lama.
• Speed Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi kecepatan kendaraan, memainkan gas di lampu merah dibanding kecepatan 90km/jam, buka injector berbeda.
Cara kerja system EFI secara sederhananya adalah :
1. Pada saat kunci kontak di nyalakan ECU akan memeriksa terlebih dahulu kondisi sensor-sensor
2. Setelah dapat data input dari sensor-sensor spt data suhu udara dari IAT, suhu coolant, crank/cam sensor mengenai basic timing ignition dll
3. ECU akan mengkalkulasi semua input tsb guna menghitung seberapa banyak bahan bakar yg akan disemprotkan melalui injector
4. Start engine ==> engine running
5. Setelah engine running, pada periode ini ECU terus memonitor pengoperasian parameter-parameter mesin melalui sensor2 tsb, gunanya adalah untuk menentukan proses penentuan jumlah bahan bakar yg akan di injeksi kan.
